2. undersøgelse af de geologiske forhold ved gjors- lev...

2. Undersøgelse af de geologiske forhold ved Gjors-lev, Højstrup, Mammen og Grundfør

Knud Erik S. Klint (GEUS)

2.1 IndledningDen geologiske variabilitet inden for undersøgelsesområderne er af afgørende betydningfor zoneringstrategien. Det store spørgsmål er om områder med relativt ensartet geomorfo-logisk opbygning og geologisk lagfølge også har ensartede geokemiske/hydrauliske egen-skaber (flow binding og nedbrydning). På forhånd er der udvalgt to områder med megetensartet geomorfologisk/geologisk opbygning på Stevns (moræneflade domineret afmoræneler over kalk) og to områder med relativ ensartede geologiske forhold i Midtjylland(bølget moræneflade med moræneler over smeltevandssand).

2.2 FormålMorænelerets hydrauliske egenskaber bestemmes dels af matrix egenskaber (permeabili-tet og porøsitet) og dels af udbredelsen af makropore (sprækker og biopore) i matrix. Ma-kropore har vist sig at have stor betydning for transport af pesticider fra overfladen til un-derliggende grundvandsmagasiner. Det er derfor nødvendigt at foretage en detaljeret op-måling af makroporeudbredelsen i moræneler for at kunne opstille en realistisk hydrauliskmodel for et givet område. Formålet med denne del af undersøgelserne er at opstille en overordnet geologisk modelfor de enkelte områder, samt at beskrive fordelingen og genesen af sedimenter og ma-kroporer (sprækker og biopore) på de enkelte lokaliteter. Disse data indgår i tolkningen afmulige strømningsveje fra overfladen og ned til grundvandet.

2.3 MetodeVed hjælp af lithologiske karakteristika kan moræneler klassificeres og indplaceres i et gla-cialt aflejringsmiljø. Dernæst kan sprækkerne i første omgang opdeles i systematisk ellerikke-systematiske sprækkesæt ud fra deres orientering og dybdevariation, og endelig kande overordnede sprækkeparametre (sprækkedensitet og dybde) beregnes. Variationer i opsprækningen af sedimenterne vil ofte hænge sammen med variationer i se-dimentets sammensætning, konsolidering lagtykkelse, tektonisk udviklingshistorie ogtopografiske variationer. Alle disse parametre bør derfor inddrages i vurderingen af spræk-keudviklingen.

G E U S 1

2.3.1 Geologisk undersøgelsesmetode

De geologiske undersøgelser omfatter bjergartsbeskrivelse efter Larsen et al. (1995), ogkinetostratigrafiske undersøgelser efter Bertelsen (1978), der indbefatter beskrivelse afbjergarternes kornstørrelsesvariation, tekstur, sedimentære strukturer, farve, kalkindholdsamt måling og beskrivelse af deformationer, skurestriber, fabrik m.m.

2.3.2 Geotekniske undersøgelsesmetoder

Specielt de belastningsmæssige forhold anses for at have stor betydning for dannelsen afsprækker, og det er derfor vigtigt, at belyse, om det undersøgte moræneler er afsat foraneller under en gletscher, samt i hvilken retning gletscheren bevægede sig. Til det benyttesen række metoder der indbefatter geomorfologisk analyse af landskabet, geotekniskeanalyser af morænelerets styrkeparametre, teksturelle og petrografiske analyser af matrix,og sidst men ikke mindst analyser af deformationer i selve moræneleret. Ved hjælp af dis-se metoder kan moræneleret og dets aflejringshistorie udredes. Til bedømmelse af styrke-forhold blev der udført CPT-test ved hjælp af et såkaldt håndpenetrometer for hver 10 cmfra overfladen til bunden af udgravningerne. Der blev udtaget prøver til sigteanalyse ogbestemmelse af kalkindhold i matrix.

2.3.3 Till klassifikation og stratigrafi

Termen moræneler benyttes bredt om lerede dårligt sorterede sedimenter, der er aflejret iet glacialt miljø. Der findes imidlertid mange forskellige glaciale miljøer hvorunder moræ-neler kan aflejres. Det er derfor nødvendigt at lave en detaljeret analyse af moræneleretog klassificere det. For at kunne lave en yderligere opdeling i specielle aflejringsmiljøer og processer relaterettil bestemte isfremstød benyttes her den engelske procesrelaterede term “till” i stedet formoræneler. Till er sedimenter direkte afsat fra en gletscher (iskontaktsediment), enten somen basal till under gletscheren som deformation till, lodgement-till eller “subglacial melt-out-till” (bundmoræne), eller oven på isen (supraglacialt), ved udsmeltning og nedglidning fraselve isen som meltout eller flow-till (flydemoræne)Generelt skelnes der i denne opgave ikke imellem de forskellige typer basale tills, menderes interne deformationsmekanisme er afgørende for dannelse af sprækker og der skel-nes derfor imellem to typer till: A-type der er deformeret blødt ”ductile” og B-type der er de-formeret sprødt ”Brittle”.De fleste till-aflejringer kan henføres til bestemte gletscherfremstød i den sidste istid (Wei-chel-istiden) der sluttede for ca. 10.000 år siden. Danmark blev i den periode overskredetaf gletschere fra flere retninger, men specielt de sidste tre fremstød fra henholdsvis NØ(Hovedfremstødet ca. 20.000-15.000 år siden) og SØ (to Ungbaltiske fremstød ca. 15.000-13.500 år siden) præger de fleste områder i dag (Houmark-Nielsen, 1987).

2 G E U S

2.4 FeltarbejdeAlle feltundersøgelser blev foretaget på frisk-gravede profilvægge i store udgravninger derblev specielt designet til formålet. Profilvæggene blev skrabet rene og alle sprækker frigra-vet ved hjælp af kniv og murske. For at undgå sprækker dannet i forbindelse med udgrav-ningsarbejdet, blev kun sprækker der angiveligt har været hydraulisk aktive beskrevet, dvs.sprækker der har en eller anden form for overfladebelægning eller udfyldning. Sprækkerneopmåltes derefter i forhold til fastsatte referencepunkter og følgende data blev indsamletpå hver sprække:

2.4.1 Fysiske data

Sprække position (placing): Benyttes til at rekonstruere sprækkerne på et geologisk profil for bereg-ning af sprække frekvens og intensitet (antal parallelle sprækker pr. m).

Sprækkkesystem/orden: Det har vist sig praktisk at dele sprækker op i 1ste, 2nden og 3die ordens spræk-ker samt systematisere tydelige sæt af ensartede parallelle sprækker.

Sprækkeorientering: Måles med et kompas og benyttes til rekonstruktion af profil, samt ved bereg-ning af sprækkeintensitet, sprækkefrekvens og opdeling af sprækkesystemer.

Sprækkestørrelse: Den “synlige” minimums størrelse af sprækkerne måles (længde/dybde). Sprækkeform: Beskrives og benyttes til at karakterisere og klassificere sprækker.

2.4.2 Kemiske og biologiske data

Beskrivelse af kemiske og biologiske parametre, der kan have indflydelse på eller afspejleden hydrauliske ledningsevne er vigtige, og derfor beskrives flg. parametre: Dybde til kalkgrænse og redoxgrænse: Afspejler forvitringsgrad/hastighed og hænger ofte sammen

med densiteten af makropore. Overfladeudfældninger på sprækker: Afspejler sandsynligvis kemiske forhold og hydraulisk aktivitet i

sprækkerne. Rødder på sprækkeoverflader: Afspejler sandsynligvis sprækkers hydrauliske ledningsevne, og der-

med åbningsdiameteren. Større rodhuller kan påvirke den hydrauliske ledningsevne i jorden ved atvirke som kanaler.

Regnormehuller og andre gravegange: Har stor betydning særligt i den øverste meter af profilerne.

2.4.3 Beregning af sprækkeparametre

De væsentligste sprækkeparametre i flowmodeller er sprækkeapertur (åbningsdiameteren)og sprækkeintensiteten. Derudover benyttes orientering, spacing, frekvens og densitet afsprækker, figur 2.1. Sprække orientering har betydning for foretrukne flowretning. Orienteringen illustreres ved hjælp af

stereografiske projektioner, figur 2.1. Sprække spacing (S) er den gennemsnitlige afstand imellem sprækker i et sprækkesæt. I områder

med tilfældig orientering af sprækker er det vanskeligt at måle en decideret spacing. Sprækkeintensitet (I): 1/S (antal sprækker pr m) spacing omregnes normalt til sin reciprokke værdi

sprækkeintensiteten (1/S), der lettere kan illustreres i f.eks. rosediagrammer eller indgå i beregnin-ger. Intensiteten angives normalt som antal sprækker pr/m for et sprækkesæt, men en samlet spræk-

G E U S 3

keintensitet for et givet jordvolumen kan angives ved at lægge alle intensiteter fra hvert enkelt spræk-kesæt sammen og derved angive det totale antal sprækker pr m3.

Sprækkespors frekvens (N/Lw) beskriver antal sprækkespor pr m i et bestemt dybde niveau. Metodener hurtig og derfor velegnet til at beskrive den generelle variation af opsprækning.

Figur 2.1. Beskrivelse af metode til beregning af sprækkeparametre der kan indgå som in-put parametre i numeriske hydrauliske modeller.

4 G E U S

Fracture Spacing (S) Mean distance between fractures in one set of parallel fracturesSpacing System 1(S1): Sin x ((L1/(N1 +1)+(L1/(N1 -1))/2=

S = Sin ( x ((8/(5+1)+(8/(5-1))/2 = 0.96 mSpacing System 2(S2): ((L2/(N2 +1)+(L2 /(N2 -1))/2 =(Frac. perpendicular to scanline) S = ((6/(5+1)+6/(5-1))/2 = = 0,86 mSpacing System 3(S3): (L3(/(N3 +1) + L3/(N3 -1))/2=(Frac. perpendicular to scanline) S = ((8,5/(4+1) + 8,5/(4-1))/2 = 2.27 mCumulative Spacing (Stotal ) Stotal = 1/ Itotal = 0.38 mFracture Intensity (I) Number of fractures/ m (1/S)Intensity System 1 I1 = 1/S1: 1/0.96 = 1,05 fracture/mIntensity System 2 I2 = 1/S2: 1/0.86 = 1.16 fracture/mIntensity System 3 I3 = 1/S3: 1/2,27 = 0,44 fracture/mFracture Bulk Intensity (Itotal ) Itotal = I1 + I2 + I3 = 2,65 fractures/m3

Fracture Trace Frequency (Ft): N vertical/ L1 + N horizontal/L2 Ft =(9/8)+(6/5) = 1,1 frac. traces +1.2 frac. traces /m = 2,3 frac. traces/mFracture Trace Density (Dt)Total tracelength/area: 93m/40m2 (vertical plane facing west) = 2,32 m frac. trace/m2

System 1Rose Diagram

20

20

20

20

40

40

40

40

N

Fracture Planes(Strike)

N = 9

System 3

NEqual Area(Schmidt)

Axial N = 15

System 1

System 3

System 2

Stereographic projectionFRACTURE ORIENTATION

L1 (horizontal scanline )= 8 m

North

L2 (

vert

ical

scan

line)

= 5m

L3=8,5 m

Data necessary for calculating fracture parametersStrike of wall: 50

L1 Length of horizontal scanline = 8 mL2 Length of vertical scanline = 5 mL3 Length of scanline normal to system 3 = 8,5 mAngle between mean fracture strike for system 1 andstrike of wall (Always the angle < 900)Total number of fractures N = 15System 1: Vertical fractures N1 = 5System 2: Horizontal fractures N2 = 6System 3: Oblique Fractures N3 = 4

2.5 Gjorslev lokaliteten

2.5.1 Områdets geologiske opbygning

Området omkring Gjorslev er domineret af udstrakt svagt bølget moræneflade, med 7 til 15meter moræneler direkte overlejrende primært opsprækket Bryozokalk. Denne type moræ-neflade er karakteristisk for det meste af sydøst Sjælland, herunder Stevns og områdetomkring Køge. Morænefladen er meget ensartet og plan kun afbrudt af mindre lavningerned imod specielt Tryggevælde å. Der fornemmes dog en vis strømlining af landskabsfor-men i en Ø-V retning på topografiske kort. Længere imod nord ved Køge ses flere karak-teristiske åse der angiver englaciale/subglaciale flodløb i tidligere gletsjere. Alt i alt kanområdet betegnes som et klassisk bundmoræneområde. Til belysning af områdets geolo-giske opbygning blev der udført en ca. 8 x 9 meter stor og 4.5 meter dyb udgravning, figur2.2.

ca. 4,5

3,5 m.u.t

9 m

9 m

44

33

8 m8 mProfil 1

Prof

il 2

8 m

Oversigtskort Gjorslev

Figur 2.2. Oversigt over udgravning ved Gjorslev

2.5.2 Lithologisk beskrivelse

0 - 0,5 meter under terræn: Muld0,5 - 1,4 meter under terræn: Moræneler, siltet, stærkt sandet, gruset, enkelte sten, mas-sivt, olivenbrunt (2.5 Y/5/3) kalkfri. 1,4 – 4, 5 meter under terræn: Moræneler, siltet, sandet, svagt gruset, stenet, mange kalk-klaster, general massiv matrix men optræder ”fissil” i zone fra 2-2,5 meter under terræn oli-venbrunt (2.5 Y/5/4) stærkt kalkholdig.

G E U S 5

> 4, 5 meter under terræn: Moræneler, siltet, svag sandet, svagt gruset, få sten, massivmatrix, olivengrå, stærk kalkholdig.

2.5.3 Till klassifikation

Som det fremgår af figur 2.3 blev der målt fabric analyse i tre dybdeintervaller 2, 3.5 og 5meter under terræn. Der ses en signifikant orientering af langstrakte klaster med enfortrukken orientering SØ-NW Der blev ligeledes målt skurestriber på større klaster. Ogsåher fremstår en foretrukken retning SØ-NV. Sammenholdt med de interne strukturer såsomudshearede kalkslire og kalkklaster er moræneleret tolket afsat som en basal till under engletsjer der har overskredet området fra SØ imod NV. Moræneleret kan derfor klassificeressom en basal till. type B (Klint, 2001). Fremstødet korreleres til det såkaldte Ungbaltiskefremstød (Houmark-Nielsen, 1987)

Figur 2.3. Lithologisk log med sprække og klast fabrik data fra Gjorslev.

6 G E U S

2.5.4 Makroporefordeling

Der optræder mange rodgange og regnormehuller i den øverste meter (300-500 m2 i 75 cmdybde) aftagende fra ca 1 –1,4 meter under terræn. I den øverste del og aftagende ned tilca 2 meters dybde optræder vertikale udtørringssprækker med tilfældig strygning, ellersdominere to sprækkesystemer området, figur 2.3 og 2.4.1. System 1 består af systematisk orienterede stejlthældende sprækker med en overve-

jende N-S strygning. Systemet består af to konjugerede sæt hvoraf det ene hælder 70-80 grader imod øst og det andet er mere eller mindre vertikalt. Sprækkerne optrædersystematisk i hele udgravningen med en spacing på ca 10 cm i 2 meters dybde af-tagende til ca 50 cm i 4 meters dybde og ca 1,5 meter i 5 meters dybde.

2. System 2 består af subhorisontale sprækker med vekslende spacing. Specielt imellem1,8-3,5 meters dybde optræder disse sprækker meget tæt med spacing på 1-4 cm.Imellem 3,5 og 4 meters dybde øges spacingen til 4-10 cm og under 4 meter er till'enstort set massiv.

Figur 2.4. Makroporer fordeling i profil fra Gjorslev.

G E U S 7

2.6 Højstrup lokaliteten


Området ved Højstrup befinder sig i samme geomorfologiske landskabselement som Gjor-slev nemlig morænefladen. Den geologiske lagfølge i området er stort set identisk medGjorslev med moræneler overlejrende bryozokalk og med stedvise sandlinser indlejret imoræneleren. Til belysning af områdets geologiske opbygning blev der udført en ca. 10 x10 meter stor og 5 meter dyb udgravning, figur 2.5.

Figur 2.5. Oversigt over udgravningen ved Højstrup.


0 - 0,5 meter under terræn: Muldlag0,5 - 1,2 meter under terræn: Moræneler, svagt siltet, svagt sandet, svagt gruset, enkeltesten, massivt, mørk olivenbrunt (2.5 Y/5/3) kalkfri. 1,2 – 3,3 meter under terræn :Moræneler, svagt siltet, svagt sandet, svagt gruset, enkeltesten, mange kalk-klaster, general massiv matrix men matrix optræder ”fissil” i zone fra 1,8-2,3 meter under terræn, olivenbrunt (2.5 Y/5/4) stærkt kalkholdig. > 3, 3 meter under terræn: Moræneler, svagt siltet, svag sandet, svagt gruset, få sten,mange kalk-klaster, massiv matrix, olivengrå, stærk kalkholdig.

8 G E U S


Som det fremgår af figur 2.6 blev der målt fabric analyse i tre dybdeintervaller 1,7 – 3,4 og5 meter under terræn. Der ses en signifikant orientering af langstrakte klaster med enfortrukken orientering SØ-NW i de to nederste niveauer imens den øverste måling ikke varsignifikant. Der blev ligeledes målt skurestriber på større klaster. Også her fremstår en fo-retrukken retning SØ-NV. Sammenholdt med de interne strukturer såsom udshearede kal-kslire og kalkklaster er moræneleret tolket afsat som en basal till under en gletsjer der haroverskredet området fra SØ imod NV. Der blev derudover lavet fingrusanalyse på to prøveri henholdsvis 1,7 m under terræn og 4,5 m under terræn samt kornstørrelses variation forhver 50 cm., figur 2.7. Som det fremgår er der et generelt stort indhold af palæozoisk kalk-sten i begge prøver hvorimod indholdet af kretasisk kalksten og flint er væsentligt højere iden dybeste prøve. Fingrusindholdet antyder at begge prøver stammer fra et baltisk frem-stød og forskellen i indholdet af lokale kalksten kan tilskrives afstanden til den underlig-gende kalksten, idet der naturligt vil være et større indhold af lokale klaster jo tættere mankommer det underliggende basement.

Figur 2.6. Lithologisk log med sprække og klast fabric data fra Højstrup.

G E U S 9

Moræneleret kan derfor klassificeres som en basal till, type B (Klint, 2001). Fremstødetkorreleres til det såkaldte Ungbaltiske fremstød (Houmark-Nielsen, 1987). Der sker etmarkant skift i siltindholdet ca. 3 m under terræn, og der er en mulighed for at den baltisketill kan opdeles i to underenheder, men dette kan også skyldes en ændring i de hydrauliskeforhold under isen i forbindelse med afsætningen af till’en. Sprækkernes orientering anty-der derimod at der er sket en ændring i isbevægelsesretningen hen imod slutningen af gla-ciationen, idet sprækkerne antyder en isbevægelsesretning imod NNV i slutfasen af glacia-tionen.

Fingrusanalyse Højstrup

0 50 100 150 200 250%

4-4,5

1,7

met

er u

nder

terræ

n

STABILE KORN (0-100%)KvartsKrystalineFlintSedimentæreSkifer

USTABILE KORN (>100%)Pal. kalk (grøn)Pal. Kalk (rød)Kret. KalkKalksandstenKalk Uidentificeret

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Kornstørrelsesfordeling Højstrup

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

m u.t.%grus%sand%silt%ler

Figur 2.7. Fingrusanalyse samt kornstørrelsesvariation for hver 50 cm med dybden vedHøjstrup.


Der optræder mange rodgange og regnormehuller i den øverste meter (300-500 m2 i 75 cmdybde) aftagende fra ca. 1 –1,4 meter under terræn. I den øverste del og aftagende ned tilca 2 meters dybde optræder vertikale udtørringssprækker med tilfældig strygning, ellersdominere to sprækkesystemer området, figur 2.6 og figur 2.8.1. System 1 består af systematisk orienterede stejlthældende sprækker med en overve-

jende NNV-SSØ strygning. Systemet består af to konjugerede sæt hvoraf det ene hæl-der 70-80 grader imod Ø-NØ og det andet er mere eller mindre vertikalt. Sprækkerneoptræder systematisk i hele udgravningen med en spacing på ca 12 cm i 2 meters dyb-de aftagende til ca 50 cm i 4 meters dybde og ca 2 meter i 5 meters dybde.

2. System 2 består af subhorisontale sprækker med vekslende spacing. Specielt imellem1,8-2,3 meters dybde optræder disse sprækker meget tæt med spacing på 1-4 cm.Længere nede øges spacingen til 2-8 cm og under 3,7 meter er till’en stort set massiv.

10 G E U S

Figur 2.8. Tværprofil ved Højstrup

2.7 Mammen lokaliteten


Mammen ligger på en bølget moræneflade tæt på Gudenådalen der strækker sig forbiBjerringbro syd for området. Landskabet er stærkt præget af de store smeltevandsdale ogtunneldale, der dissekere morænefladen ud imod hovedopholdslinien på den midtjyskehøjderyg ved Weischelisens største udbredelse. De højtliggende områder imellem de storedale fremstår i dag som ”bakker”, men udgør i virkeligheden erosionsrester af den gamleoverflade. Landskabet er således inverteret. Denne særegne landskabstyper er karakteri-stisk for det meste af Østjylland op til Vendsyssel, men kendes stort set ikke fra andresteder i Danmark. Den overordnede geologiske opbygning er moræneflade over smelte-vandsslette. Morænefladen bære præg af nærheden på hovedopholdslinien og bestårovervejende af sandet moræneler eller morænesand med en generelt aftagende mægtig-

G E U S 11

hed imod vest. Ved Mammen ses talrige raviner, der fremstår som små erosionsdale nedimod Gudenådalen. Områdets beliggenhed afspejles også i grundvandets dybe beliggen-hed og den tilhørende store forvitringsdybde og dybde til redoxfronten. Til belysning af om-rådets geologiske opbygning blev der udført en ca. 10 x 10 meter stor og 5.25 meter dybudgravning, figur 2.9.

Figur 2.9. Oversigt over udgravning ved Mammen.


0 - 0,5 meter under terræn: Muldlag0,5 - 2 meter under terræn: Moræneler, stærk siltet, stærkt sandet, gruset, enkelte sten,massivt, mørk olivenbrunt (2.5 Y/5/3) kalkfri. 2 – 5 meter under terræn: Morænesand, leret, siltet, svagt gruset, , general massiv matrix,mørk olivenbrunt (2.5 Y/5/3) kalkfri. 5 - > 5,5 meter under terræn: Smeltevand sand, udshearet i toppen med lerede bånd,grovere og massiv længere nede, kalkfri.

12 G E U S

Figur 2.10. Lithologisk log med sprække og klast fabrik data fra Mammen.


Som det fremgår af figur 2.10. blev der målt fabric analyse i fire dybdeintervaller 1,7 - 2,2 –3,3 og 4,3 meter under terræn. Der ses en signifikant orientering af langstrakte klastermed en fortrukken orientering fra Ø-NØ imod VSV (70-90o). Sammenholdt med de internestrukturer såsom udshearede kalkslire og kalkklaster er moræneleret tolket afsat som enbasal till under en gletsjer der har overskredet området fra Ø imod V. Dette kan enten væreen subglacial meltout till eller en lodgement/deformation-till type A till. Manglen på spræk-ker samt den særdeles stærke fabrik antyder at området har været deformeret ductilt(Blødt). Dette kan lade sig gøre under højt porevandstryk. Nærheden på store overordnededræneringsystemer (Gudenådalen) samt evidens fra tilsyneladende slump strukture vedgrænsen til det underliggende smeltevandssand sandsynliggøre ligeledes at till’en er ble-vet afsat basalt under en aktiv is og ikke som en flow-till ved udsmeltning fra en stagneretis. Moræneleret klassificeres derfor som en basal till. type A (Klint, 2001). Det er vanskeligtpræcist at korrelere till'en til et bestemt fremstød, da den ekstremt høje forvitringsgrad kun-ne antyde en ældre alder en Weichel. Den østlige retning afviger også fra den traditionelleNØ retning, der normalt forbindes med Hovedfremstødet i Weichel (Houmark-

G E U S 13

Nielsen,1987). Der er dog en overvejende sandsynlighed for at till’en kan henføres til dettefremstød i betragtning af placeringen som den øverste enhed (Yngste) i området.


Moræneleret optrådte stærkt udtørret ned til ca. 1 meter under terræn. Dette medførte vis-se vanskeligheder i forbindelse med frigravning af sprækker, samt påvirkede de geotekni-ske målinger således at der blev målt unormalt høje CPT værdier i de øverste 1,5 meter.Talrige udtørringssprækker dannede polygoner med en typisk diameter på 15-20 cm ned tilca. 2 meter under terræn. Over 1 meters dybde er polygonerne opsprækkede i 2nden ordenspolygoner med en diameter på 3-4 cm. Et enkelt sted optræder en ca 3 cm tyk sandfyldtkile der tolkes dannet som en iskile under permafrost forhold. Store regnormehuller optræ-der med en gennemsnits afstand på ca. 8-12 cm på overfladen af udtørrings sprækkernened til ca. 1,5 m under terræn Ca. 2 m under terræn optræder et karakteristisk ca 5 cm tyktbånd af stærkt leret diamikt opblandet med sten og grus. I samme dybde optræder en min-dre subhorisontal sandslire parallelt med lerbåndet. Under 2 meter bliver sandindholdet markant større og sedimentet under denne dybde måbetegnes morænesand. Morænesandet optræder oxideret kalkfrit og stærkt forvitret, medtalrige ”rådne” sten (stærkt forvitrede sten der falder fra hinanden ved berøring). Morænesandet optræder generelt massivt med en svag fissil karakter imellem 2-3 metersdybde. Specielt omkring enkelte store sten optræder mange små subhorisontale sprækkermed en spacing på 1-2 cm. Matrix virker højporøs med talrige små kanaler (rodgange)med en typisk diameter på ca 1 mm. Hullerne er typisk reduceret (grå) i en 2-3mm bredzone rundt om hullerne. Større kanaler (2-3 mm i diameter) ses ofte stedvist med lerdrape-ring i selve kanalen og ”renvaskede” sandkorn indikerende hydraulisk aktivitet.Ca 5 meter under terræn strækker et udbredt sandlegeme bestående af smeltevandsandsig i hele gravens udstrækning. Sand legemet optræder stærkt udshearet og består af skif-tende lag med lerede bånd og grusede sandede bånd. Ved overgangen til morænesandetses en tynd sort linie bestående af manganudfældning. Overgangen virker foldet, men kanogså være dannet ved slumping. (mobilisering af vandmættet sediment unde højt pore-vandstryk). Intens isoklinal foldning af lerbånd samt udshearing af samme lerbånd i denunderliggende smeltevandsenhed indikere imidlertid en shearbevægelse, der kunne hidrø-rer fra en aktiv fremrykkende gletsjer. De få og dårligt udviklede sprækker i området er alle blevet klassificeret som udtørringss-prækker. Dels på grund af deres tilfældige retning og vertikale dip, men også fordi de dan-ner tydelige polygoner og stopper ved overgangen til den mere sandede del under to me-ters dybde. Den gennemsnitlige afstand (spacing) varierer fra ca 20 cm i den øverste deltil over 2 meter ca 2 meter under terræn, som det fremgår af profilet, figur 2.11.

14 G E U S

Figur 2.11. Tværprofil fra udgravningen ved Mammen.

2.8 Grundfør lokaliteten


Området er beliggende umiddelbart vest for motorvejen nær Grundfør. Området er domi-neret af småbakket moræneflade med mange små dalsystemer. Den geologiske lagserie iområdet er domineret af en 3-5 meter tyk morænelersenhed overlejrende smetevands-sand/grus. Ved udgravningen blev smetevandssandet påtruffet i 3 meters dybde. Udgrav-ningen blev anlagt med de to tracer infiltrationsplot på hver side som det fremgår af figur2.12. På grund af moræneenhedens begrænsede tykkelse blev der kun gravet til en dybdeaf 3,2 meter under terræn, da der herunder kun blev påtruffet smeltevandsand.

G E U S 15

Figur 2.12. Oversigt over udgravning ved Grundfør.


0 - 0,3 meter under terræn: Muldlag, mørkebrunt.0,3 - 0,7 meter under terræn: Moræneler, siltet, sandet, gruset, få sten, massiv, mørk oli-venbrun, oxideret, kalkfri0,7 - 2 meter under terræn: Moræneler, siltet, stærkt sandet, gruset, enkelte sten, massivtned til ca 1,7 m herunder fissil zone ned til ca 2 m., olivenbrun, oxideret, kalkfri.2-2 – 2,5 meter under terræn: Moræneler, stærkt siltet, stærkt sandet, gruset, stenet, mas-sivt, olivenbrun, oxideret, kalkfri. 2,5 - 3 meter under terræn: Morænesand, stærkt leret, siltet, stærkt gruset, enkelte sten,olivenbrun, oxideret, kalkfri. Overgangen imod den underliggende sandlinse er prægetgradvist øget indhold af sand og udshearede bånd med ler og grus fra 2 mm til 2 cm tyk-kelse.

16 G E U S

3 - >3,5 meter under terræn: Mellem til groft velsorteret smeltevandssand/grus. Planarkrydslejring med forsæt hældende imod Ø-NØ, Farven er stærk rødbrun i toppen (30 cmtyk zone) skiftende til grå længere nede. Sandet er kalkfrit.


Der blev opmålt 3 fabrik målinger i 1 1,6 og 2,2 meter under terræn, figur 2.13. I 1 metersdybde var klasterne mere eller mindre tilfældigt orienterede og først under 1,6 meteroptræder en signifikant orientering af klasterne. Fabrik viser en dominans af klaster meden NØ-SV orientering. Sammenholdt med sherplaner og sprækkeorienteringer tyder dettepå at den nederste del af till'en kan klassificeres som en basal till type B afsat under engletsjer der har overskredet området fra NØ. De øverste 1,5 meter moræneler kan være af-sat som basal type A till der måske kan være blevet omlejret i forbindelse med cryogeneprocesser i forbindelse med efterfølgende permafrost processer. Den basale till tolkes af-sat i forbindelse med Hovedfremstødet fra NØ i sen Weichel of korreleres derfor til theMid-Danish Till formation (Houmark-Nielsen,1987).

Figur 2.13. Lithologisk log med sprække og klast fabrik data fra Grundfør.


Moræneleret fremstår stærkt forvitret og kalkfrit oxideret i hele sin tykkelse. Der er relativtmange sten heraf en del flintesten i leren. Der er mange store regnormehuller og rodgangei de øverste 1,5 meter (100-300 stk/m2 i 75 cm under terræn).

G E U S 17

De øverste to meter er ligeledes gennemsat af sprækker. Disse fremstår som typiskeudtørringssprækker der danner karakteristiske polygoner bortset fra enkelte større N-S gå-ende vertikale planare sprækker, der dog også tolkes at være dannet ved udtørring, menfra ca. 2 meter under terræn optræder også glacialtektoniske lavthældende sprækker meden overordnet hældning imod V-SV, samt subhorisontale shearsprækker, der danner et ka-rakteristisk mønster (anastomoserende jointing). Fra 2,5 meters dybde til sandlinsenoptræder talrige sub-horisontale shearplaner og sandede shearbånd, figur 2.14. Sprækkerne optræder generelt med en karakteristisk grå reduceret overflade ned til ca. 2meter under terræn, herunder optræder sprækkerne med en typisk rød overfladebelæg-ning bestående af jern og mangan oxider (oxideret).

Figur 2.14. Tværprofil fra udgravningen ved Grundfør.

2.9 Geotekniske forhold på de fire undersøgelseslokaliteterAf figur 2.15 fremgår det at der er stærkt varierende forhold i de fire områder. Gjorslev ogHøjstrup har relativt ensartede værdier, med lav styrke i A-horisonten (0-0,3 m), derunderhøj styrke i den øverste delvis udtørrede del (0,3-0,7 m). Herunder lave værdier i den kal-kfri zone med en markant stigning ved kalkgrænsen (1,3-1,5 m). I den ”fissile stærkt ops-prækkede zone fra 1,6 til ca 2,1 meter under terræn er der moderat styrke hvorimod denhøjeste styrke måltes i den massive del under 2,1 m. En markant zone af blød moræneler

18 G E U S

optræder under 4,3 meters dybde ved Gjorslev. Denne dybde falder overens med redox-grænsen, men menes ikke at have nogen naturlig sammenhæng. Ved både Mammen og Grundfør ses ekstremt høje værdier i den øverste del (0,4-1 m).dette skylde klart udtørring p.g.a. den ekstremt tørre sommer og efterår 2002. Herunderses generelt lave værdier der primært kan henføres dels til udvaskning af kalkindholdet imatrix, men muligvis også till typen (A-type Till ved Mammen og B-type fissil till ved Grund-før). Ved overgangen til de underliggende sandlinser falder værdierne markant på beggelokaliteter.

Sammenlagt kan det konkluderes at de geotekniske forhold i moræneler tydeligt afspejlerkalkgrænsen. Det er svært at skelne imellem fissil type B till (belastet og sprækket) og typeA till, hvorimod massiv basal type B-type till synes at have markant større styrke end mas-siv basal type A till. Der synes ikke at være nogen systematisk forskel på styrkeforholdeneover og under redoxgrænsen, og det må anses for vanskeligt at benytte geotekniske para-metre til at bestemme denne grænse. Derimod er der god overensstemmelse imellem skif-tet i de geotekniske værdier og dybden til grænsen imellem den kalkfri og kalkholdige ma-trix. Der synes også at være et tydeligt skift i styrken ved overgang til sandlag af en hvistykkelse. De må anses som overvejende sikkert at type B-type till (opsprækkede) har ge-nerelt højere styrke end type A till (blødt deformeret).

CPT målinger0 1 2 3 4 5 Kg

0,1

0,4

0,7

1,0

1,3

1,6

1,9

2,2

2,5

2,8

3,1

3,4

3,7

4,0

4,3

4,6

4,9

5,2

5,5

Dyb

de (m

und

er te

rræn)

GjorslevHøjstrupMammenGrundfør

Figur 2.15. De geotekniske forhold ved Gjorslev, Højstrup, Mammen og Grundfør.

G E U S 19

2.9.1 Generel fortolkning

De sjællandske lokaliteter repræsenterede den geologiske model: moræneler over kalkhvorimod de to jyske lokaliteter repræsenterede situationen moræneler over smeltevands-sand.

Umiddelbart var der stor lighed imellem de geologiske forhold på Stevns hvorimod de jyskelokaliteter varierer noget mere. Der er imidlertid stor forskel på de geologiske forhold imel-lem Stevns og Jylland.

På Stevns er fordelingen af sprækker meget ens, både antallet af sprækkesystemer, deresorientering, oprindelse og udbredelse (densitet og dybde), er meget ens. Dybden til kalk-grænsen og redoxgrænsen er ligeledes ret ens og begge moræneleraflejringer korreleresda også til samme isfremstød. Begge områder er klassificeret som basale tills aflejret påen moræneflade med et relativt lille relief. Der er således god korrelering imellem de toområder der ligger ca 15 km fra hinanden. Det må derfor konkluderes at der er gode mulig-heder for at vurdere den regionale udbredelse af sprækker, inden for den del af Stevns derer domineret af morænefladen. Der må dog forventes anderledes forhold i de lave områderomkring åer og vandløb specielt Tryggevælde å.

I Midtjylland ligger begge lokaliteter øst for hovedopholdslinien. Først og fremmest Mam-men, men også Grundfør udmærker sig ved svag opsprækning, men kraftig forvitring ogdyb redoxgrænse. Der er tydelige lighedspunkter imellem de to jyske lokaliteter, men deudmærker sig også ved at være meget forskellige fra de lokaliteter der er opmålt i forbin-delse med tidligere undersøgelser på Sjælland og Fyn, tabel 2.1, og det må derfor konklu-deres at der findes store regionale variationer på makroporefordelingen og dermed de hy-drauliske forhold i danske lerede aflejringer.

2.10 KonklusionKan de lade sig gøre at zonerer for pesticider i danske lerede sedimenter ?De foreløbige resultater tyder på, at der på trods af store regionale forskelle i Danmark, ernogle områder med relativ ens fordeling af makroporer inden for samme geomorfologiskeramme. Derfor bør det være muligt at udpege visse områder med karakteristiske nedsiv-ningsforhold inden for visse landskabselementer. Det er imidlertid af afgørende betydningaf de indsamlede feltdata kan relateres til eller sammenlignes med eksisterende geologi-ske og hydrauliske databaser. Det er ligeledes vigtigt at de indsamlede data kan indgå igeologiske og hydrauliske modeller.

Et af de vigtigste resultater af de hidtidige undersøgelser er, at der kan ses en sammen-hæng imellem morænelers bulk-hydrauliske egenskaber og dybden til henholdsvis kalk-grænsen og til redoxgrænsen. Disse data er netop tilgængelige i boredatabasen. Vedhjælp af disse data kan en minimum tykkelse for “utæt moræneler” estimeres i visse områ-der, og sammenlignes med den aktuelle tykkelse af det øverste morænelersdække, derogså udledes fra boredatabasen.

20 G E U S

Tabel 2.1. Oversigt over sprække opmålinger af områder dækket af moræneler i Danmark.Ler lokaliteter hvor der er opmålt sprækker i Danmark

Lokalitet Landskabstype Antal udgrav-ninger

Antal pro-filer

Maksimalsprække dybde

Antal spræk-ke-systemer

Silstrup Randmoræne 1 4 < 4 m 2Estrup Moræneflade (Bakkeø) 1 4 > 5 m 3Ringe Småbakket moræneflade 4 24 > 5 m 3-4Lillebæk Småbakket moræneflade 1 4 > 4 m 3Slæggerup Moræneflade over kalksten 1 4 > 5 m 3Ranzausgade Moræneflade over kalksten 1 4 > 3.5 m 3Englandsvej Moræneflade over kalksten 1 1 > 6 m 5Avedøre Moræneflade over kalksten 2 8 > 5.5 m 5Kamstrup Moræneflade over smeltevandsslette 1 1 > 7 m 3Havdrup Moræneflade 1 1 > 5 m 3Haslev Moræneflade over kalksten 1 4 > 9 m 3Flakkebjerg Moræneflade over smeltevandsslette 3 18 > 6 m 4Fårdrup Småbakket moræneflade 1 4 > 5 m 3

Mammen Småbakket moræneflade over sme-tevandssand (Plateau) 1 4 < 2 m 2

Grundfør Småbakket moræneflade 1 4 > 3 m 2Gjorslev Moræneflade over kalksten 1 4 >5 m 3Højstrup Moræneflade over kalksten 1 4 > 5 m 3Gedserodde Randmoræne kystklint 1 > 6 m 3I alt på 18 lokaliteter 24 94

Topografien spiller helt tydeligt en vigtig rolle for dybden af redoxgrænsen. Det er derfor væ-sentligt at få et overblik over makropores fordeling i forskellige geomorfologiske regioner.Der er således umiddelbart stor forskel på de to lokaliteter i Jylland og på Sjælland, men debefinder sig også på to meget forskellige geomorfologiske regioner. Hvis man sammenhol-der de fire lokaliteter med eksisterende data fra tidligere undersøgelser, danner der sig imid-lertid et mere systematisk billede af fordelingen af makropore i danske lerjorde. På morænefladen i Østdanmark kender vi efterhånden variationen og her er der tydeligvisen sammenhæng imellem, 1. mængden af makropore/sprækker, 2. tykkelsen af moræneler-sdækket og 3. de hydrauliske forhold under moræneleret. Moræneler overlejrende højper-meable bjergarter som sprækket kalk eller sand/grus er generelt dybere sprækket og meden dybere redoxgrænse end moræneler over mere lavpermeable bjergarter som ler ellermoræneler.

Bevæger man sig ind i mere kuperet terræn (dødislandskab og randmoræne) er sagenstraks mere kompliceret. Ved Mammen, der ligger på et højtliggende plateau, er der næsteningen sprækker i et relativt tyndt sandet morænelersdække der overlejre en tyk smelte-vandssekvens. Til gengæld er der sket en kraftig forvitring og både kalkgrænse og redoxzo-ne ligger meget dybt. Porøsiteten og mængden af makroporer er høj som følge af kraftig bi-oturbation. Mammen er imidlertid første billede vi har af den særegne landskabstype, derpræger syd og midtjylland i et 30-50 km bredt bælte fra hovedopholdslinien og østpå. Land-skabet er her præget af et relativt tyndt dække af moræneler over tykke smeltevandssekven-ser, der ligger som plateauer imellem de dybt nedskårne smeltevandsdale. Måske kanmanglen på sprækker ved Mammen forklares ved meget højt porevandstryk under isen daden stod helt fremme ved hovedopholdslinien. Djursland og store dele af det nordlige Jyl-land samt Mors og Salling ligner lidt mere de forhold man også ser på Sjælland og Fyn meden mere generel opsprækning af moræneleret.

G E U S 21

Kan data skaffes og er det realistisk, hvad kræver det.Med kun to lokaliteter i Østjylland er det svært at udtale sig om variabiliteten, og der er heltklart et behov for flere feltundersøgelser for at belyse variabiliteten inden for områder domi-neret af dybt nedskårne dale tæt på hovedopholdslinien. De nødvendige data kan skaffes.

Er data relevante/nødvendige for zonering ?I høj grad, enhver modellering/tolkning af nedsivnings og nedbrydningspotentialet i et områ-de er ikke bedre end den hydraulisk/geologisk model som ligger til grund for vurderingen.Kendskab til den geologiske variabilitet i den geomorfologiske enhed man ønsker at under-søge er selve grundlaget for en hydraulisk model.

1 Silstrup 5. Slæggerup 9. Kamstrup 13. Fårdrup 17. Mammen2. Estrup 6. Ranzausgade 10. Havdrup 14. Gedserodde 18. Grundfør3. Ringe 7. Englandsvej 11. Haslev 15. Gjorslev4. Lillebæk 8. Avedøre 12. Flakkebjerg 16. Højstrup

0 50 100 km

15

16

1718

Figur 2.16. Fordeling af undersøgte lerlokaliteter i Danmark.

Implikationer af data og erfaringer for og fra øvrige delprojekter og zonering genereltSom det fremgår af figuerne 2.16, 2.17 og 2.18 hvor de 4 lokaliteter er sammenlignet 14 an-dre tilsvarende opmålinger i Danmark, er der god korrelering til andre lokaliteter når man serpå Gjorslev og Højstrup hvorimod Mammen og Grundfør adskiller sig markant fra alt hvadder tidligere er blevet undersøgt. Dette understreger blot forskellen imellem Østjylland og re-sten af den del af Danmark, der er dækket af moræneler.

22 G E U S

LegendLegend

14.-meterunder terræn

Estru

p

Avedø

reRan

zaus

gade

Fård

rup

Lilleb

æk

Havdr

upSl

ægger

up

1.-

2.-

3.-

4.-

5.-

6.-

7 -

8.-

9.-

10.-

11.-

12.-

13.-

Silst

rup

0.-

Ringe

Gedse

r

Flakk

ebjer

g

Haslev

2

Kamstr

up

Haslev

1

Oxidized CaCo3-rich basal clay till

Oxidized CaCo3-poor basal clay till

ReducedCaCo3-rich basal clay till

Sand/gravel

Clay/silt

Limestone

Soil

Oxidized basal sandy till

Gjorsle

vHøjs

trup

Grund

før

Mammen

Fig. 2.17 Geologisk opbygning og tilsvarende redoxgrænse på 18 danske ler lokaliteter

00,5

1

1,5

1

2

3

4

5m u.t.

MammenGrundførHøjstrupGjorslev

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 m0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

7.5

8m u.t.

Spacing for vertikale/sub-vertikale sprækker på 18 ler-lokaliteter i Danmark (m)

SilstrupHaslev 1GedserFlakkebjergAvedøreHavdrupFårdrupLillebækRanzausgadeSlæggerupRingeHaslev 2KamstrupEstrupMammenGrundførHøjstrupGjorslev

Spacing for vertikale/sub-vertikale sprækker på de fire KUPA lokaliteter (m)

2 m1

Fig. 2.18. Variation af gennemsnitlig afstand imellem sprækker (spacing) i forskellig dybdepå de fire målte lokaliteter samt på de i alt 18 danske ler lokaliteter der er opmålt på nuvæ-rende tidspunkt efter samme princip og metoder.

G E U S 23

2.11 LitteraturBerthelsen A. 1978. The methodology of kineto-stratigraphy as applied to glacial geology.Bull. Geol. Soc. Denmark, 27: 25-38.

Houmark-Nielsen M. 1987. Pleistocene Stratigraphy and Glacial History of the Central Partof Denmark. Bull. Geol. Soc. Denmark, 36: 1-189.

Klint. K.E.S. 2001. Fractures in Glacigene Diamict deposits; Origin and Distribution. Ph.D-thesis. Geological Survey of Denmark and Greenland, Special report no. 129.

Larsen G., Frederiksen J., Villumsen A., Fredericia J., Gravesen P., Foged N., Knudsen B.,og Baumann J. 1995. A guide to engineering geological soil description, Bull. Danish Geo-technical Society, 1:1-130.

24 G E U S

2. undersøgelse af de geologiske forhold ved gjors- lev...

Documents